【正文】 等。于是，基于人工蜂群算法的直流電機PID控制器設計的工作開始了。蜜蜂采蜜時，將局部內(nèi)所有食物源進行優(yōu)劣對比，找到局部最佳值?？墒牵F(xiàn)如今，由于控制器的各個性能指標之間有著相互約束的關(guān)系，以及由于實際生產(chǎn)過程中的研發(fā)、生產(chǎn)成本帶來的性價比等因素，使得PID控制器的設計邁向新的臺階產(chǎn)生了重重困難。特此聲明 論文作者： 簽字日期： 年 月 日摘 要隨著人類在電力電子領(lǐng)域的不斷深入，直流電機及其控制器得到了越來越廣泛的使用。HUBEI UNIVERSITY FOR NATIONALITIES學士學位論文論文題目 基于人工蜂群算法的直流電機 PID控制器設計與仿真 鄭重聲明 本人的畢業(yè)論文為《基于人工蜂群算法的直流電機PID控制器設計與仿真》，該論文是在指導老師的幫助和我查閱很多相關(guān)資料下獨立完成的。我們在享受其帶來的便利的同時也越來越多地發(fā)現(xiàn)了它們的不足?？紤]到這些因素的存在，我們須找到一種能在權(quán)衡所有因素之后找到一個最優(yōu)解決方案來解決這個問題。而蜂群工作則可以將各個局部最優(yōu)疊加產(chǎn)生整體最優(yōu)。關(guān)鍵詞: 直流電機，PID控制器，人工蜂群算法 ABSTRACT With the continuous deepening of the human in the field of power electronics, DC motor and its controller are used more and more widely. We enjoy the convenience it brings is also increasingly found their deficiency. Or say, stability, robustness and performance index of PID controller for DC motor current due to power electronics industry growing production requirements increase gradually with no requirements. At this moment we are in order to improve the performance index of the controller, we must make the new algorithm is introduced into the control system, to achieve the promotion of each performance index of the controller. However, nowadays, due to the relation between each performance index of the controller, and the R amp。這說明自然界中其他生物的特殊智慧為人類所用之后能給人們的生產(chǎn)發(fā)展帶來很大的便利和實惠，也能給人類了物質(zhì)生活帶來享受。我們可以借助人工蜂群算法優(yōu)化PID控制器。 研究意義 針對現(xiàn)行直流雙閉環(huán)PID控制器參數(shù)整定與優(yōu)化過程中的困難，本文通過將一種基于采蜜行為的人工蜂群算法應用于雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，實現(xiàn)PID控制器參數(shù)的自整定與優(yōu)化。由于新的材料和新的技術(shù)不斷出現(xiàn)，整流電源的問世, 越來越多的工業(yè)使用的直流電機不斷的融入這些元素,也早就了更多種類的直流電機?？斓?970年的時候出現(xiàn)了硅整流電源為其供電。P調(diào)節(jié)作用：是按比例反應系統(tǒng)的偏差,當系統(tǒng)出現(xiàn)了偏差,為了使系統(tǒng)可靠，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。所以積分調(diào)節(jié)開始于體統(tǒng)有誤差,并不斷地縮小系統(tǒng)誤差，終止于系統(tǒng)無誤差,積分調(diào)節(jié)是系統(tǒng)可靠性的保證。D作用主要針對輸入信號為非定常量的調(diào)節(jié)方式。在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，傳感器將被測量的溫度、壓力等信號進行量化為統(tǒng)一標準送入調(diào)節(jié)器，在調(diào)節(jié)器中，與給定值進行比較，然后把比較出的差值進行PID運算。因此，只要偏差一直存在，積分過程在調(diào)節(jié)器內(nèi)就不會終止。D調(diào)節(jié)就是微分調(diào)節(jié)，基于其輸出的是輸入的微分量能反映出輸入變化趨勢。同時，控制理論經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論。被控系統(tǒng)連接傳感器再連接變送器加載到控制器，而控制器連接輸入輸出接口和執(zhí)行器。 本論文的主要內(nèi)容本論文對直流電機PID控制器進行了總體的描述，并且使用人工蜂群算法加以優(yōu)化設計于仿真，以實現(xiàn)穩(wěn)定，高效，便利的直流電機控制。用單一的比例控制勢必會造成系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)誤差。當系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，這樣的系統(tǒng)就叫做有差系統(tǒng)，需要積分控制來控制其穩(wěn)態(tài)誤差。這就是PI控制器。這樣控制變化滯后，誤差變化超前。所以PD控制器適用于大慣性滯后性質(zhì)的被控系統(tǒng)，起到穩(wěn)定系統(tǒng)動態(tài)特性的作用。關(guān)聯(lián)食物源的雇用蜂，選擇食物源的觀察蜂，探索新食物源的偵查蜂是工蜂蜂群的幾種不同的工種。雇用蜂和目標之間總是一一對應的函數(shù)關(guān)系。每個食物源都含有n個待優(yōu)化變量()這些向量將要被優(yōu)化，從而使得目標函數(shù)最小化。當雇傭蜂找到一個食物源之后，會對這個食物源進行量化評估，即評估適應值。 觀察蜂時期 觀察蜂時期：觀察蜂是非雇傭蜂的其中一種。被選中的概率可以用下述表達式計算： (23) 或 (24)當食物源被一只觀察蜂選中后，利用(22)式產(chǎn)生鄰居食物源，再計算其適應值。這種蜜蜂是的工作就是隨機搜索食物源。 小結(jié)蜂群智慧的形成有以下幾個步驟：，即相互交換適應度信息。這類似于牛頓迭代法，通過無限次的迭代，找到最終的最正確的解。至今，PID控制問世已經(jīng)長達七十年之久，由于它的結(jié)構(gòu)相對簡單、相對較為穩(wěn)定、工作相對可靠、調(diào)整相對方便，于是成為了主要的工業(yè)控制技術(shù)之一。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。 上升時間系統(tǒng)從啟動開始到進入穩(wěn)態(tài)終止，這一個時間段稱為上升時間。 PID控制的分類 從控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上來分，可以將PID控制系統(tǒng)分為以下兩類：開環(huán)控制、閉環(huán)控制。分為正反饋和負反饋。下面舉個幾個簡單的例子:，學生練習了。老師收上來改，發(fā)現(xiàn)做的很好，就表揚了他，于是這個同學開始飄飄然，之后的成績一落千丈。老師收上來改，發(fā)現(xiàn)做的很差，就批評了他，于是這個同學開始覺得老師故意刁難他，就更加不愿意學習了。這樣，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，我們運用PID控制技術(shù)可以更加充分的達到電機的穩(wěn)定和高效。 圖31 常規(guī)PID控制器結(jié)構(gòu)原理圖上圖即常規(guī)PID控制器結(jié)構(gòu)原理圖，系統(tǒng)的主要部分分為PID控制部分（包括比例環(huán)節(jié)P、積分環(huán)節(jié)I、微分環(huán)節(jié)D）和被控對象組成。為了控制這樣一個超調(diào)問題，我們在控制器中加入比例作用，這樣就能及時的反映偏差信號，以使控制速度達到最快，這樣偏差信號將會逐漸衰減。通過在比例控制中引入設定值加權(quán)系數(shù)b，將PID控制器修正為 （32） 其中： 。根據(jù)PID控制器的基本結(jié)構(gòu)式（31），有 （33）在已知 和 的情況下， 為常數(shù)當且僅當 。PD控制器的結(jié)構(gòu)為： （34） 的泰勒級數(shù)為 ……，則 （35）控制信號與 時刻以后的偏差成比例。而閉環(huán)系統(tǒng)控制相對開環(huán)控制可以提高電機的靜態(tài)、動態(tài)性能，雙閉環(huán)系統(tǒng)，比閉環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)、動態(tài)性能更強，同理，三閉環(huán)系統(tǒng)在靜態(tài)、動態(tài)性能上又優(yōu)于雙閉環(huán)系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)的設計 設計圖 圖41 雙閉環(huán)直流電機控制系統(tǒng)設計圖